模擬電路課件 第四章

1、第四章 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)22.1 2.1 晶體管晶體管 晶體管，也叫半導(dǎo)體三極管或雙極型晶體管（晶體管，也叫半導(dǎo)體三極管或雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱BJT）。由兩個(gè)）。由兩個(gè)PN結(jié)組成的。結(jié)組成的。2.1.1 晶體管結(jié)構(gòu)晶體管結(jié)構(gòu)-NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-bceNPN型型晶體管符號(hào)發(fā)射結(jié)正偏時(shí)發(fā)射極電流方向3-PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極-ebcPNP型晶體管符號(hào)2.1.2 晶體管的工作原理晶體管的工作原理 三極管在工作時(shí)要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。若工作在放大狀態(tài)，

2、則：發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。4發(fā)射結(jié)正偏：發(fā)射結(jié)正偏：+UCE UBEUCBNNPBBVCCVRbRCebc共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法c區(qū)區(qū)b區(qū)區(qū)e區(qū)區(qū)電源電源VBB保證發(fā)射結(jié)正偏保證發(fā)射結(jié)正偏UCB=UCE UBE 0 保證集保證集電結(jié)反偏電結(jié)反偏其它結(jié)構(gòu)：其它結(jié)構(gòu)：共集電極接法、共基極接法共集電極接法、共基極接法5三極管的三種連接方式三極管的三種連接方式(c ) 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極。，集電極作為公共電極。(a) 共基極接法共基極接法，基極作為公共電極；基極作為公共電極；(b) 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極；，發(fā)射極作為公共電極；

3、BJT的三種連接方式的三種連接方式6發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴(kuò)，形成了擴(kuò)散電流散電流IEN 。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成電流散運(yùn)動(dòng)，形成電流IEP。但空穴數(shù)量小（但空穴數(shù)量?。≒區(qū)摻雜區(qū)摻雜濃度低），可忽略濃度低），可忽略。 所以發(fā)射極電流所以發(fā)射極電流I E I EN 由于濃度差異，發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后由于濃度差異，發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后向集電結(jié)方向擴(kuò)散，擴(kuò)散過(guò)程中部分電子向集電結(jié)方向擴(kuò)散，擴(kuò)散過(guò)程中部分電子與空穴復(fù)合。而基區(qū)中價(jià)電子不斷被電源與空穴復(fù)合。而基區(qū)中價(jià)電子不斷被電源VBB拉走，形

4、成空穴電流拉走，形成空穴電流IBN，并且基極電，并且基極電流流I B I BN 。n BJT內(nèi)部的載流子的運(yùn)動(dòng)內(nèi)部的載流子的運(yùn)動(dòng)NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子（2）電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合通常將基區(qū)做得很薄，摻雜濃底很低，使得絕大部分自由電子能擴(kuò)散到集電結(jié)通常將基區(qū)做得很薄，摻雜濃底很低，使得絕大部分自由電子能擴(kuò)散到集電結(jié)7因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，有利于收集擴(kuò)散到集因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，有利于收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN ，其值基，其值基本上等于集電極電流本上等于集電極電流IC。集電結(jié)反偏，有利于集電結(jié)內(nèi)少子漂移集電結(jié)反偏，

5、有利于集電結(jié)內(nèi)少子漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流，記為反向飽和電運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流，記為反向飽和電流：流：ICBO，該值很小，但受溫度影響大該值很小，但受溫度影響大NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI（3 3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散的電子）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散的電子1. 發(fā)射區(qū)重?fù)诫s發(fā)射區(qū)重?fù)诫s2. 基區(qū)必須很薄基區(qū)必須很薄3. 集電結(jié)的面積應(yīng)很大集電結(jié)的面積應(yīng)很大4. 工作時(shí)工作時(shí):發(fā)射結(jié)應(yīng)正向偏置，集電結(jié)應(yīng)反向偏置發(fā)射結(jié)應(yīng)正向偏置，集電結(jié)應(yīng)反向偏置小結(jié)：小結(jié)：8NNPBBVCCVRbRCebcn 三極管的電流分配關(guān)系CCNCBOIIIBBNCBOEPBNCBOI

6、IIIIIEENEPENCNBNIIIIIIIENEPIIEBICNICICBOI極電集電流：極電集電流：基極電流：基極電流：發(fā)射集電流：發(fā)射集電流：可得：可得：ECBIIIIBN92. 2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系發(fā)射極注入電流傳輸?shù)郊姌O的電流設(shè) ECNII 即根據(jù)傳輸過(guò)程可知根據(jù)傳輸過(guò)程可知 IC= ICN+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 則有 表達(dá)了表達(dá)了IE轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為ICB的能力。它的能力。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC定義：共基極直流電放大系數(shù)

7、：ECBOEIIIIC10將三極管共射極電流放大能力，定義為直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)：CNCCBOBNBCBOIIIIII整理可得：(1)CBCBOIII定義集-射集之間的穿透電流ICEO，令：，令：(1)CEOCBOIICBCEOIII可得：CCBBIIII一般情況下，穿透電流遠(yuǎn)小于IC，可得電流放大系數(shù)： IEICIB，其中，其中，IE和和IC要遠(yuǎn)大于要遠(yuǎn)大于IB，在分析計(jì)算中，一般可令在分析計(jì)算中，一般可令I(lǐng)E IC11EBC(1)I =I + ICBEBIIII由：由：CCNCBOCNEEEEE(1) I = I+ I()()()1CBCBOBCBOBCBOECCBOECNII

8、IIIIIIIIIIIIIIII共基極放大電路共基極放大電路4. 4. 放大作用舉例放大作用舉例若若 vI = 20mV電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)4920mVV98. 0IO vvvA使使 iE = -1 mA，則則 iC = iE = -0.98 mA， vO = - iC RL = 0.98 V，當(dāng) = 0.98 時(shí)，時(shí)，132.1.3 晶體管的伏安特性曲線（共發(fā)射極接法）晶體管的伏安特性曲線（共發(fā)射極接法）輸入特性曲線輸入特性曲線 iB=f(uBE) uCE=常數(shù)常數(shù)+i-uBE+-uBTCE+Ci0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（2）uCE

9、 1V再增加時(shí)，曲線右移很不明顯（電子數(shù)量一定，增大電壓，再增加時(shí)，曲線右移很不明顯（電子數(shù)量一定，增大電壓，iB無(wú)明無(wú)明顯變化，此時(shí)，輸入特性曲線基本重合）顯變化，此時(shí)，輸入特性曲線基本重合）。（1）與）與uCE=0V相比，當(dāng)相比，當(dāng)uCE=1V時(shí)，時(shí)， 集電結(jié)放加反向電壓，其收集電子能力加集電結(jié)放加反向電壓，其收集電子能力加強(qiáng)，所以基區(qū)復(fù)合減少，強(qiáng)，所以基區(qū)復(fù)合減少， 當(dāng)當(dāng)uBE 一定時(shí)，一定時(shí)，iB 減小。特性曲線將向右移動(dòng)。減小。特性曲線將向右移動(dòng)。 三極管V-A特性曲線用于表示各極電壓和電流之間關(guān)系，反映了三極管的性能，是分析放大電路的重要依據(jù)。包括：輸入特性和輸出特性。死區(qū)電壓死區(qū)

10、電壓硅硅 0.5V鍺鍺 0.1V導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降硅硅 0.7V鍺鍺 0.3V=1VuCE14輸出特性曲線輸出特性曲線 iC=f(uCE) iB=常數(shù)常數(shù)輸出特性曲線：輸出特性曲線：現(xiàn)以iB=60uA一條加以說(shuō)明。 （1）當(dāng)）當(dāng)uCE=0 V時(shí)，因集電極無(wú)收集電子作用，時(shí)，因集電極無(wú)收集電子作用，iC=0。（2） uCE Ic ，Ic受受uCE影響較大。影響較大。 （3） 當(dāng)當(dāng)uCE 1V后，收集電子后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子絕大部分都被集電基區(qū)的電子絕大部分都被集電極收集，形成極收集，形成iC。所以。所以u(píng)CE再增再增加，加，iC基本保持不變?；?/p>

11、本保持不變。同理，可作出同理，可作出i iB B= =其他值的曲線。其他值的曲線。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB15n 輸出特性曲線可以分為三個(gè)工作區(qū)域輸出特性曲線可以分為三個(gè)工作區(qū)域: :飽和區(qū)飽和區(qū)iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE0.7 V。 此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。 此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū) 曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。該區(qū)中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=

12、60uABI=80uABI=100uA 放放大大區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 飽飽和和區(qū)區(qū) IBIC162.1.4 晶體管的主要電參數(shù)晶體管的主要電參數(shù)1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)（2 2）共基極電流放大系數(shù)：）共基極電流放大系數(shù)：BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi2.31.5（1 1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：）共發(fā)射極電流放大系數(shù)： 直流放大系數(shù)： 交流放大系數(shù)： 直流放大系數(shù)反映靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）時(shí)集電集電流與基極電流之比； 交流放大系數(shù)反映動(dòng)態(tài)（交流工作狀態(tài)）時(shí)電流放大特性。估算

13、中，一般取：172. 極間反向電流極間反向電流 （2）集電極發(fā)射極間的穿透電流）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO 基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流流穿透電流穿透電流 。其大小與溫度有關(guān)。其大小與溫度有關(guān)。 （1）集電極基極間反向飽和電流）集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就 是一個(gè)是一個(gè)PN結(jié)的反向電流（少子漂移引起）。結(jié)的反向電流（少子漂移引起）。其大小與溫度有關(guān)其大小與溫度有關(guān)。 鍺管：鍺管：I CBO為微安數(shù)量級(jí)，為微安數(shù)量級(jí)， 硅管

14、：硅管：I CBO為納安數(shù)量級(jí)。為納安數(shù)量級(jí)。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO18 3. 3.極限參數(shù)極限參數(shù) Ic過(guò)大時(shí)， 要下降。當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的70時(shí)，所對(duì)應(yīng)的 集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM（2）集電極最大允許功率）集電極最大允許功率 損耗損耗PCM 集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗（防止管子發(fā)熱引起的管損）： PC= ICUCE UB UE 對(duì)PNP管：UC UB ICIB同時(shí)滿足： IE=IB+IC例例：在某放大電路中，已知：I1=-1.4mA,I2=-0.03mA,I3=1.43mA,試確定三極

15、 管類型，并區(qū)分各電極。解：根據(jù)電流的參考方向及給定的電流，I1、I2的實(shí)際方向朝外，I3向里，并且有：I3=|I1|+|I2|則：3腳為發(fā)射極，2腳為基極，1腳為集電極；由發(fā)射極電流流向，可知：PNP管。222. 2. 根據(jù)三極管各極電位，判斷三極管的類型根據(jù)三極管各極電位，判斷三極管的類型例：例：在某放大電路中，試確定三極管類型，并區(qū)分各電極。解：I3遠(yuǎn)大于I2可知，3腳為基極；由基極電流流向，可知：NPN管，其中，2腳為集電極，1腳為發(fā)射極。三極管若工作在放大狀態(tài)，應(yīng)滿足：發(fā)射結(jié)正偏置，集電結(jié)反偏置。對(duì)NPN管：UC UB UE 對(duì)PNP管：UC UB UBUE,故為NPN管； （2）因

16、為：U3-U1=-0.3V，故為鍺管。其中，3腳為b, 1腳為e，2腳為c； 因?yàn)椋篣CUBUA,故為PNP管。243. 3. 根據(jù)三極管的電位，判斷三極管的工作狀態(tài)根據(jù)三極管的電位，判斷三極管的工作狀態(tài)三極管工作在放大狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反向偏置；三極管工作在截至狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反向偏置；三極管工作在飽和狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正向偏置；對(duì)于NPN型三極管：當(dāng)UBE死區(qū)電壓，UCEUBE時(shí)，即：UCUB, 三極管處于放大狀態(tài)當(dāng)當(dāng)UBE死區(qū)電壓，UCEUBE時(shí)，即：UCUBE,三極管處于放大狀態(tài)；UBE=-4V,小于死區(qū)電壓，三極管截止；UBE=0.7V,大于死區(qū)電壓，且UCE=0

17、.3VUBEQ,所以，由UBEQ引起的IBQ的變化不太明顯2 2、溫度對(duì)三極管電流放大系數(shù)、溫度對(duì)三極管電流放大系數(shù)的影響較大：的影響較大：隨溫度的升高而增大隨溫度的升高而增大3 3、溫度對(duì)三極管反向飽和電流、溫度對(duì)三極管反向飽和電流I ICBOCBO影響較大影響較大反向飽和電流由少數(shù)載流子形成，受溫度影響較大，幾乎是按指數(shù)規(guī)律上升T 輸出特性曲線間距增大，即iC增大ICBO(1)CEOCBOIICBCEOIIIUBEIBQICQ點(diǎn)上移點(diǎn)上移iCuCEQQ n 三極管在不同環(huán)境溫度下的輸出特性曲線三極管在不同環(huán)境溫度下的輸出特性曲線72I1I2IBn 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路ICI

18、E+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路結(jié)構(gòu)：增加射極電阻Re，以及分壓電阻：Rb1和Rb2滿足：I1IBQ一般?。篒1=（510）IBQI1 I2電路滿足：CCb2b1b2BQRRRVU由串聯(lián)分壓，可得：73+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程分析：靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程分析：TUBEICICIEUECCb2b1b2BQRRRVUUBE=UBQ-UEQ=UBQ - IEQ ReUBQ穩(wěn)定，基本不受溫穩(wěn)定，基本不受溫度影響度影響IB由輸入特性曲線由輸入特性曲線I1I2IBICIE74n 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析靜態(tài)與動(dòng)態(tài)

19、分析: :CCb2b1b2BQVRRRUIBQ=ICQ/ UCEQ = VCC - ICQRC - IEQRe VCC ICQ(RC+Re)ICQ IEQ =UEQ/Re = （UBQ- UBEQ）/ Re +b2cReVRRRb1TCC直流通路75將電容短路將電容短路, ,直流電源短路，畫出電路的交流小信號(hào)等效電路直流電源短路，畫出電路的交流小信號(hào)等效電路n 動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析： +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiii76+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiin 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：RL= RC / RLeb

20、eLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA ebbebi)1(Ririu )/(LCboRRiu Re77n 輸入電阻：輸入電阻：ebebii)(1RriuR b2b1ii/RRRR n 輸出電阻輸出電阻coRR +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiioR78思考：若在思考：若在Re兩端并電容兩端并電容Ce會(huì)對(duì)會(huì)對(duì)Au、Ri、Ro有什么影響？有什么影響？+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCe79+RVebCCR2.6.1 共集電極放大電路共集電極放大電路2.6 共集電極放大電路和共基極放大電路共集電極放大電路和共基

21、極放大電路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSuIBIEUBEUCEeEQBEQbBQCCRIURIVeBQBEQbBQ)1 (RIURIebCCRRUVI)1 (BEQBQBQCQIIeCCCeECCCERIVRIVU 電路結(jié)構(gòu)及直流通路靜態(tài)工作點(diǎn)分析：靜態(tài)工作點(diǎn)分析：; ; ; ;80n 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析（1 1）交流通路及微變等效電路）交流通路及微變等效電路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR81n 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：)/)(1)/)(1LebeLeiouRRrR

22、RuuA)/)(1(LebebiRRriu )/()1(LeboRRiu +ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR1 （射極跟隨器）82n 輸入電阻輸入電阻+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR)/)(1LebebiiRRriuR biiR/RR bLebe)(1R/)R/Rr 與共射極放大電路相比，共集電極放大電路的輸入電阻較大。83n 輸出電阻輸出電阻+SbuRRberiRbecbe+-iiboRrRRRurRurRuuiuR 1beseebesbesobRe)1(iii be)1(iRu besbrRui bS

23、s/ RRR令輸入信號(hào)為0，并斷開負(fù)載電阻RL84射極輸出器的特點(diǎn)：射極輸出器的特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)=1=1，輸入阻抗高，輸出阻抗小。，輸入阻抗高，輸出阻抗小。射極輸出器的應(yīng)用射極輸出器的應(yīng)用1 1、放在多級(jí)放大器的輸入端，提高整個(gè)放大器的輸入電阻。、放在多級(jí)放大器的輸入端，提高整個(gè)放大器的輸入電阻。2 2、放在多級(jí)放大器的輸出端，減小整個(gè)放大器的輸出電阻。、放在多級(jí)放大器的輸出端，減小整個(gè)放大器的輸出電阻。n 小結(jié)：小結(jié)：852.6.2 共基極電路共基極電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR共基極放大電路圖86n 靜態(tài)分析靜態(tài)分析直流通路直流通路C

24、Cb2b1b2BQVRRRUeBEQBQEQCQRUUII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVUCQBQII+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR+b2Rb1RRVRceCC87n 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析畫出電路的交流小信號(hào)等效電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)beLciou)/(rRRuuA bebiriu )/(LCboRRiu +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib88n 輸入電阻輸入電阻eiiiuR bii/ RRR n 輸出

25、電阻輸出電阻coRR )(1)(1bebbebriri)(1/bebrR +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib89三種基本組態(tài)的比較三種基本組態(tài)的比較電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRR 輸入電阻：輸入電阻：beb/ rR輸出電阻：輸出電阻：cR)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu共集共集+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR共基共基共射共射+b2

26、b-iucC+RR-CCb1RuToL+CV902.6 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路一. 多級(jí)放大器的耦合方式1.1.阻容耦合阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 各級(jí)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立。 輸出溫度漂移比較小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不適合放大緩慢變化的信號(hào)。（對(duì)低頻信號(hào)，容抗大，信號(hào)衰減嚴(yán)重） 不便于作成集成電路。+Re1b12Rb11Rc1RRb2b1Cb2CT1ou_uib3LTV2CRCCRe2+輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)uoiu信號(hào)源負(fù)載912. 直接耦合直接耦合優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 各級(jí)放大器靜態(tài)工作各級(jí)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。點(diǎn)相互影響。 輸出溫度漂移嚴(yán)重（零點(diǎn)或時(shí)間漂移）輸出溫度漂移嚴(yán)重（零點(diǎn)或時(shí)間漂移）缺

27、點(diǎn)：缺點(diǎn)： 可放大緩慢變化的信號(hào)。可放大緩慢變化的信號(hào)。 電路中無(wú)電容，便于集成化。電路中無(wú)電容，便于集成化。+-uR21oVTTRie1e2CCuc1RRb11EEV輸入端對(duì)地短路時(shí)，仍存在呈緩慢不規(guī)則變化的輸出電壓其它耦合方式還包含：變壓器耦合、光電耦合等92n 多級(jí)放大電路的計(jì)算多級(jí)放大電路的計(jì)算i.o.uUUA o1.o.i.o1.UUUU u2u1AA 前級(jí)的輸出阻抗是后級(jí)的信號(hào)源阻抗前級(jí)的輸出阻抗是后級(jí)的信號(hào)源阻抗 后級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載后級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載1. 兩級(jí)之間的相互影響兩級(jí)之間的相互影響2. 電壓放大倍數(shù)（以兩級(jí)為例）電壓放大倍數(shù)（以兩級(jí)為例）注意：在算前級(jí)放

28、大倍注意：在算前級(jí)放大倍數(shù)時(shí)，要把后級(jí)的輸入數(shù)時(shí)，要把后級(jí)的輸入阻抗作為前級(jí)的負(fù)載！阻抗作為前級(jí)的負(fù)載！unu2u1uAAAA 擴(kuò)展到擴(kuò)展到n級(jí)：級(jí)：+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+負(fù)載o2A1iR933. 輸入電阻輸入電阻4. 輸出電阻輸出電阻Ri=Ri（最前級(jí)）（最前級(jí)） ( (某些電路中，需考慮后級(jí)對(duì)輸入級(jí)電阻影響）某些電路中，需考慮后級(jí)對(duì)輸入級(jí)電阻影響）Ro=Ro（最后級(jí)）（最后級(jí)） (某些電路中，需考慮前級(jí)對(duì)輸出級(jí)電阻影響某些電路中，需考慮前級(jí)對(duì)輸出級(jí)電阻影響）+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+負(fù)載o2A1

29、iR94設(shè)：設(shè)： 1= 2= =100，UBE1=UBE2=0.7 V。例：例：兩級(jí)放大電路如下圖示，求兩級(jí)放大電路如下圖示，求Q、Au、Ri、Ro+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe295解：解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)）求靜態(tài)工作點(diǎn)1mA7 . 27 . 038. 3=e1BEB1C1RUUIuA10/C1B1IIV4 . 28 . 7112e11C1ccCE1RIIVUEV9 . 61 . 5112c1C1ccB2C1RIVUU3.38V=CCb2b1b2B1VRRRU+Rb1Vi+c1RRub2e1b

30、1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)96mA1 . 19 . 3/ ) 6 . 712(/ )(e2E2CCC2E2RUUIIV73. 43 . 41 . 1c2C2C2RIUV6 .77 .09 .6BE2B2E2UUUV87. 26 . 773. 4E2C2CE2UUU+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)A11C22IIB97畫微變等效電路：畫微變等效電路：+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe

31、2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR（2）求電壓放大倍數(shù)）求電壓放大倍數(shù)98計(jì)算三極管的輸入電阻計(jì)算三極管的輸入電阻k3 .213.126101200mA)(mV)(26)1 (=k9 .2126101200mA)(mV)(26)1 (=E2bbbe2E1bbbe1IrrIrr+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)99電

32、壓增益：電壓增益：be2i2be1i2c11, 2 .559 . 2)7 . 2/1 . 5(100)/(=rRrRRAu式中1873 . 23 . 4100)/(=be2Lc2u2rRRA10322)187(2 .5521uuuAAA+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR注：后級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載100（3）求輸入電阻）求輸入電阻Ri =Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =2.41 k （4）求輸出電阻）求輸出電阻RO =RC2 = 4.3 k +b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c

33、1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR1012.8 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系下面先分析無(wú)源下面先分析無(wú)源RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng))()( |)(ffAfAUU 其中：其中： 稱為放大器的幅頻響應(yīng)稱為放大器的幅頻響應(yīng))( |fAU 稱為放大器的相頻響應(yīng)稱為放大器的相頻響應(yīng))( f 102RC低通電路RCCRCUUAU j11j1j1io （1）頻率特性的表達(dá)式：）頻率特性的表達(dá)式：無(wú)源無(wú)源RC電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng)RCf 21H 令：令：HioUj1

34、1ffUUA 則：則：+-RuuiCo2HU)(11ffA 幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：)arctg(Hff 相頻響應(yīng)：相頻響應(yīng)：RC低通電路：允許低頻信號(hào)通過(guò)，而衰減高頻信號(hào)電路的時(shí)間常數(shù)：電路的時(shí)間常數(shù)：RCf2又：又：103f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA（2） RC低通電路的波特圖低通電路的波特圖此時(shí)，取得最大誤差此時(shí)，取得最大誤差 -3dB時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 1)/(11|2H ffAUdB 01lg20|lg20 UA時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff ffffAU/)/(11|H2H )/lg(20|lg20HffAU 0分貝水平線分貝水平線斜率為斜率為 -20dB

35、/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2HU)(11ffA 幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：-20dB/十倍頻程十倍頻程 10Hff 1 .0| UAdB20|lg20 UA 100Hff 01.0| UAdB40|lg20 UA Hff 707.0| UAdB3|lg20 UA104相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 090時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Hff 45時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 100.1 HHfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見：當(dāng)頻率較低時(shí)，可見：當(dāng)頻率較低時(shí)，AU 1，輸出與輸入電壓之間的相位差，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻。隨著頻率的提高，率的提高， AU 下降，相位

36、差下降，相位差增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后后9090o o。 其中其中fH H是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為上限截止頻率或轉(zhuǎn)折頻率上限截止頻率或轉(zhuǎn)折頻率。 )arctg(Hff f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90 十十倍倍頻頻/45 這種對(duì)數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖這種對(duì)數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖最大誤差約：5.71度1052. RC2. RC高通網(wǎng)絡(luò)：高通網(wǎng)絡(luò)：允許低頻信號(hào)通過(guò)，而衰減高頻信號(hào)允許低頻信號(hào)通過(guò)，

37、而衰減高頻信號(hào)RCCjRRUUAU / j11/1iO （1 1）頻率特性的表達(dá)式：）頻率特性的表達(dá)式：+-+uuiCoRRCf 21L 令：令：ffUUALioUj11 則：則：2LU)(11ffA 幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)：)arctg(Lff 相頻響應(yīng)：相頻響應(yīng)：RC高通電路106（2） RC高通網(wǎng)絡(luò)的波特圖高通網(wǎng)絡(luò)的波特圖f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（ dB|lg20UA最大誤差最大誤差 -3dB時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 1)/(11|2L ffAUdB 01lg20|lg20 UA時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff L2L/)/(11|ffffAU )/lg(20|lg20LffAU

38、斜率為斜率為 -20dB/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2LU)(11ffA 幅頻響應(yīng)：幅頻響應(yīng)： 1 .0Lff 1 .0| UAdB20|lg20 UA 01.0Lff 01.0| UAdB40|lg20 UA20dB/十倍頻十倍頻 Lff 707.0| UAdB3|lg20 UA時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 107時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 0 90 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) Lff 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 100.1 LLfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見：當(dāng)頻率較高時(shí)，可見：當(dāng)頻率較高時(shí)，AU 1，輸出與輸入電壓之間的相位差，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻率。隨著頻率的降

39、低，的降低， AU 下降，相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前下降，相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前90o。 其中，其中，fL是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為是一個(gè)重要的頻率點(diǎn)，稱為下限截止頻率下限截止頻率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（ dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻相頻響應(yīng)相頻響應(yīng))ffLarctg(f0.01fL00.1fL fL10fL9045 45 十十倍倍頻頻/45 108三極管的混合三極管的混合形等效電路及參數(shù)估計(jì)形等效電路及參數(shù)估計(jì)在高頻情況下，三極管的在高頻情況下，三極管的極間電容必須考慮極間電容必須考慮。從三極管的

40、物理結(jié)構(gòu)。從三極管的物理結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立三極管的高頻小信號(hào)模型出發(fā)，建立三極管的高頻小信號(hào)模型混合混合 型等效電路型等效電路 rbb 基區(qū)的體電阻基區(qū)的體電阻rbe發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻Cbe發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容rbc集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻Cbc三極管內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)定義如下：+ecbbCbc集電結(jié)電容集電結(jié)電容rbcrbbCberbe注：發(fā)射區(qū)體電阻和集電區(qū)體電阻，數(shù)值 非常小，常忽略不計(jì)109eb.mUg.bI （2）用）用 代替了代替了 。因?yàn)?。因?yàn)楸旧砭团c頻率有關(guān)，而本身就與頻率有關(guān)，而gm與頻率無(wú)關(guān)。與頻率無(wú)關(guān)。gm稱為跨導(dǎo)，該受控源體現(xiàn)了發(fā)射結(jié)電壓對(duì)集電極電流的控制作用。稱為跨導(dǎo)，該受控源體

41、現(xiàn)了發(fā)射結(jié)電壓對(duì)集電極電流的控制作用。三極管三極管的混合的混合等效電路等效電路+ecbbbcberCbcbeCrrbbcergmube特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）體現(xiàn)了三極管的電容效應(yīng)體現(xiàn)了三極管的電容效應(yīng)+CbccbeC-reg+bbbbe-mubberbcruberceube+-uce+icib110簡(jiǎn)化的混合簡(jiǎn)化的混合等效電路等效電路+c+ui+-beiubcubeCbecerub-mbgebe+bbr-cCbeb111用用密勒定理密勒定理將集電結(jié)電容單向化將集電結(jié)電容單向化將將C折合到輸入和輸出回路折合到輸入和輸出回路112簡(jiǎn)化高頻混合簡(jiǎn)化高頻混合 模型模型113依據(jù)：低頻時(shí)，忽略電容，混合依據(jù)

42、：低頻時(shí)，忽略電容，混合 模型與模型與H參數(shù)模型等效參數(shù)模型等效所以：所以：EebmVIr26)1 (0EbebbIrrmV260混合混合形等效電路的參數(shù)估算形等效電路的參數(shù)估算+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+uebbbbe rrr由：由：+iubcc+bbe+ircebeueib)(260mAmV)(1EQbeIrrbb注：注：為了和高頻時(shí)為了和高頻時(shí)相區(qū)別，將中、低頻時(shí)電流放大系數(shù)記為相區(qū)別，將中、低頻時(shí)電流放大系數(shù)記為0114又因?yàn)橛忠驗(yàn)閑bbeb riubebmiug0Tmeb2 fgC 從手冊(cè)中查出從手冊(cè)中查出 TcbfC和所以所以mVEQebm260I

43、rg+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+u+iubcc+bbe+ircebeueib其它參其它參數(shù)確定數(shù)確定115三極管的頻率參數(shù)三極管的頻率參數(shù)f、 fT 根據(jù)根據(jù)定義：定義： 0cebcUII將將c、e短路。短路。e bmc be be bmcUgCjUUgI)1/1/(C be be bbe bCjCjrIU ffjCCrjrgm1)(10cbebebeb得：得：)(21cbebebCCrf 其中：其中：三極管頻率參數(shù)用于描述三極管對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力1.交流電流放大系數(shù)的頻率響應(yīng)+eu+u-bbbbeirbe-C+Cbebebccumbbebgricebm

44、rg0又：又：（共射截止頻率）116做出做出 的波特圖：的波特圖：ffj1020)(1|ff當(dāng)當(dāng) fT f 時(shí)時(shí), 可得：可得： fT 0 f f共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率 ； fT特征頻率（特征頻率（ 下降到下降到1（0dB)時(shí)頻率）時(shí)頻率）)arctan(ff20)(1lg20lg20lg20ff在低、中頻段， 當(dāng)頻率升高時(shí)， 隨之下降，當(dāng) 時(shí)，ff 0707. 002)(1ffT由此可得：117 阻容耦合共射極放大電路及其混合阻容耦合共射極放大電路及其混合形等效電路形等效電路單管共射放大電路的頻率響應(yīng)單管共射放大電路的頻率響應(yīng)RCRLRBUo+_Ube+ _UsRS+_C可視為短路

45、，可視為短路，極間電容可視為開路。極間電容可視為開路。Ub e+ _Erb e BCrbb gmUb e sbebeebebosousmUUUUUUUUAbeLCbeBsbeBrRRrRRrR)/(/beBsbeBbeebLmrRRrRrrRg/ 180 采用分頻區(qū)分析法，對(duì)低、中、高三個(gè)頻段分別分析，將結(jié)果進(jìn)行綜合。采用分頻區(qū)分析法，對(duì)低、中、高三個(gè)頻段分別分析，將結(jié)果進(jìn)行綜合。中頻段中頻段：ebmrg0( )在高頻段，耦合電容在高頻段，耦合電容C1、C2可以可視為短路可以可視為短路，三極管的極間電容三極管的極間電容不能忽略。不能忽略。 這時(shí)要用混合這時(shí)要用混合等效電路，畫出高頻等效電路如圖

46、等效電路，畫出高頻等效電路如圖高頻段高頻段RCRLRBUo+_Ube+ _Ub e+ _gmUb e rbb Erb e BCC UsRS+_gmUb e R LUo+_C U sR S+_Ub e+ _)/(BsbbebsRRrrRsbeBsbeBbeebsUrRRrRrrU/求得戴維寧等效內(nèi)阻和電壓源為：120U sR S+_gmUb e R LUo+_C sssebebosousUUUUUUUUAHbeBsbeBbeebsLmrRRrRrrRCjRg/11ssmRCjA11H11ffjAsmCRfsH21Ub e+ _包含低通環(huán)節(jié)121共射放大電路高頻段的波特圖共射放大電路高頻段的波特圖（看作基本低通波特圖平移）（看作基本低通波特